Nobel per la Fisica 2024, premiati Hopfield e Hinton per scoperte su intelligenza artificiale
Oggi martedì 8 ottobre 2024 è stato assegnato il premio Nobel per la Fisica, il riconoscimento più prestigioso per le scoperte scientifiche più importanti e significative in questo complesso e variegato campo di studi. Sono stati premiati John J. Hopfield e Geoffrey E. Hinton per scoperte nell'ambito dell'apprendimento automatico (intelligenza artificiale) con reti neurali artificiali, ispirate alla struttura delle reti di neuroni nel nostro cervello. Ieri l'Assemblea del Nobel dell'Istituto Karolinska ha annunciato a Stoccolma quello per la Fisiologia o la Medicina, andato a Victor Ambros e Gary Ruvkun per la scoperta del microRNA, fondamentale per regolare l'attività dei geni nelle cellule. La premiazione per il Nobel della Fisica, assegnato da un comitato dell'Accademia Reale Svedese delle Scienze, si è tenuta alle 11:45 di oggi sempre nella capitale della Svezia. L'Accademia Reale Svedese delle Scienze assegnerà anche il Nobel per la Chimica, il cui annuncio è atteso alle 11:45 di mercoledì 9 ottobre.
L'apprendimento automatico o machine learning è un tipo di intelligenza artificiale basata su algoritmi attraverso i quali è possibile analizzare, elaborare e apprendere una grande mole di dati. Il fine è addestrare l'IA a riconoscere modelli e schemi all'interno di set di dati, come le immagini. Grazie ad essa, ad esempio, è possibile identificare dalle fotografie dei nei quelli che presentano caratteristiche assimilabili al melanoma, un aggressivo e diffuso tumore della pelle. Sia John J. Hopfield dell'Università di Princeton (Stati Uniti) che Geoffrey E. Hinton dell'Università di Toronto (Canada) hanno dato un contributo significativo nello sviluppo di questa intelligenza artificiale ispirata dalle reti neurali nel nostro cervello.
In una rete neurale artificiale i neuroni sono rappresentati dai nodi. La rete di Hopfield, ideata nel 1982 dal fisico statunitense nato a Chicago nel 1933, si basa su una memoria associativa che attraverso questi nodi opportunamente alimentati è in grado di identificare e ricostruire immagini, anche quando sono distorte. In parole semplici, come il nostro cervello è in grado di riconoscere un'immagine nonostante i difetti (sporcizia, alterazione del tempo), il modello di apprendimento automatico di Hopfield permette di ottenere le informazioni mancanti e ricreare pattern corretti a partire da dati incompleti. Un esempio pratico può essere quello di ricostruire una serie di numeri e lettere mancanti partendo da informazioni parziali o oscurate (processi molto utili nelle indagini di polizia). La rete di Hopfield può anche aiutare a trovare un percorso più breve all'interno di una mappa con più punti da visitare. Le applicazioni pratiche basate sui processi di questa rete neurale artificiale sono numerosissimi.
Geoffrey Hinton, informatico e psicologo del Regno Unito naturalizzato canadese, ha utilizzato la rete di Hopfield per creare una rete neurale artificiale di tipo differente chiamata macchina di Boltzmann, dal nome del fisico e matematico austriaco Ludwig Eduard Boltzmann. Questo metodo è in grado di andare a caccia di specifiche proprietà nei set di dati e permettere, ad esempio, di identificare anomalie e correggerle. Tra le applicazioni pratiche vi sono i sistemi di riconoscimento vocale e di traduzione automatica, la progettazione di nuovi materiali e la simulazione di sistemi complessi che possono aiutarci a comprendere determinati fenomeni naturali. Grazie ai suoi studi il dottor Hinton ha dato un contributo significativo allo sviluppo del cosiddetto "apprendimento automatico profondo" che è anche alla base delle IA generative dei chatbot. Recentemente, in un'intervista al New York Times, lo scienziato ha dichiarato che sono “abbastanza spaventosi” e presto potrebbero diventare più intelligenti di noi.
A chi è destinato il premio Nobel per la Fisica
Il Nobel per la Fisica è una delle cinque onorificenze ufficiali stabilite dal chimico e imprenditore Alfred Nobel nel suo testamento redatto nel 1895, un anno prima della sua morte avvenuta in Italia, a Sanremo. Il premio è destinato agli scienziati che, attraverso le loro ricerche, apportano un contributo significativo al progresso, all'innovazione e alle conoscenze dell'umanità. Il riconoscimento può essere attribuito a un massimo di tre persone per ogni sessione. Fino ad oggi hanno vinto il prestigioso riconoscimento in 226.
Talvolta vengono premiate scoperte che hanno applicazioni pratiche, con un impatto eclatante nella vita di tutti i giorni (basti pensare alle telecomunicazioni) oppure nei processi industriali. Altre volte il riconoscimento viene attribuito a studi che permettono di migliorare modelli matematici predittivi o ampliano le conoscenze dell'Universo. Nel 2021, ad esempio, fu insignito del Nobel per la Fisica Giorgio Parisi assieme a Syukuro Manabe e Klaus Hasselmann per gli studi sui sistemi complessi, che hanno permesso di migliorare – tra le altre cose – i modelli utilizzati dagli scienziati per studiare il cambiamento climatico, la principale emergenza globale che minaccia la nostra e le altre specie viventi.
Nel 2023 furono invece premiati Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier per la creazione di impulsi di luce brevissimi (della durata di attosecondi) grazie ai quali è stato possibile rivoluzionare lo studio degli elettroni, permettendo ad esempio di capire come si spostano e modificano la loro energia.
